Pesquisadores da Universidade de Waterloo desenvolvem resfriamento híbrido por líquido para data centers de IA

Pesquisadores da Universidade de Waterloo estão desenvolvendo uma nova maneira de evitar que chips de computador superaqueçam, utilizando pequenas gotas de líquido em ebulição para atingir áreas particularmente quentes.

A pesquisa surge em meio à crescente demanda por inteligência artificial, colocando mais pressão sobre os enormes data centers que alimentam a tecnologia. Essas instalações abrigam milhares de computadores para processar informações, o que gera uma quantidade significativa de calor. Se certas áreas de um chip de computador ficarem muito quentes, isso pode afetar o desempenho e a confiabilidade.

Como o sistema funciona

A tecnologia usa água para gerenciar o calor do dia a dia, enquanto pequenas gotas de um refrigerante especializado atingem áreas que ficam particularmente quentes. Os pesquisadores selecionaram um refrigerante eletrônico com um ponto de ebulição muito mais baixo do que o da água. O refrigerante também é mais denso do que a água, portanto, não se mistura com ela e permanece no lugar quando colocado em um ponto de calor.

Os pesquisadores usaram uma técnica de encapsulamento para envolver as gotas de refrigerante em uma fina camada de óleo de silicone. A adição de pequenas partículas cerâmicas condutoras de calor ao revestimento ajuda a controlar a rapidez com que as gotas fervem.

Nos testes de laboratório, uma única gota de refrigerante ferveu e reduziu a temperatura de um ponto de calor de um chip de computador simulado submerso em um tanque de água em até 17° C em 15 segundos, várias vezes mais rápido do que a imersão convencional.

"A ebulição absorve muito calor e as bolhas ascendentes agitam a água ao redor, fazendo com que ela leve o calor embora mais rapidamente", disse o Dr. Sushanta Mitra, diretor executivo do Instituto de Nanotecnologia de Waterloo. "Nós obtemos o impacto da ebulição, mas apenas onde e quando é necessário."

Custo e próximos passos

Os sistemas atuais de resfriamento por imersão exigem mais do refrigerante especializado, enquanto o método da Universidade de Waterloo requer quantidades muito menores.

"Você não precisa usar esse refrigerante caro em todo o circuito", explicou Mitra. "Você só precisa usar isso na gota."

As gotas têm apenas cerca de um a dois milímetros de tamanho, o que significa que a quantidade de refrigerante especializado utilizada é significativamente reduzida.

A pesquisa ainda está em seus estágios iniciais, com testes focados em um único chip de computador. O próximo passo é desenvolver um sistema maior que imite como o refrigerante circularia por um data center.

A equipe espera que a tecnologia possa eventualmente ser adotada por data centers em todo o mundo, bem como por outras aplicações que envolvem eletrônicos que geram quantidades significativas de calor. Os pesquisadores imaginam que o sistema funcione finalmente de uma das duas maneiras – ou gotas de refrigerante que circulam pela água e ativam quando atingem pontos de calor, ou gotas que são entregues diretamente aos pontos de calor detectados por sensores.

A abordagem de resfriamento híbrido também tem aplicações potenciais em tecnologias incluindo veículos elétricos, baterias, lasers de alta potência e iluminação LED.

O estudo, A hybrid immersion cooling assisted by liquid-liquid encapsulation: A game changer for thermal management of transient hotspots, foi publicado recentemente online no Journal of Colloid and Interface Science.

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Fontes (em inglês)

• ctvnews.ca: University of Waterloo researchers develop new way to cool AI computer chips
• uwaterloo.ca: Waterloo innovation could make cooling AI data centres cheaper and more efficient | Waterloo News | University of Waterloo

Tradução feita com IA do artigo original em inglês, revisada automaticamente para dizer o mesmo que o original. As fontes foram verificadas em inglês.